【公开课课件】光合作用与能量转化课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1.pptx
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1、5.4 光合作用与能量转化第第1 1课时课时捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构提示:影响光合作用的因素很多,既有植物自身条件,也有外界环境条件。二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件,因此要进行控制,以便让植物达到最佳的生长状态。问题探讨1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处?提示:用人工光源生产蔬菜,可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时,人工光源的强度和不同色的光是可以调控的,可以根据植物生长的情况进行调节,以使蔬菜产量达到最大。2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?任务一:阅读课本P97-98,学习“一 捕获光能的色素和结构
2、”思考:1、玉米中有时会出现白化苗。白化苗对植物的生长有什么影响?2、植物的叶片中含有哪些色素呢?怎样提取这些色素呢?探究探究实践实践绿叶中色素的提取和分离1.提取色素:_2.分离色素:_无水乙醇层析液(纸层析法)原因:原因:绿叶中的色素绿叶中的色素不溶于水,但不溶于水,但易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂。原因:原因:不同色素在层析液中的溶解度不同不同色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高溶解度高的随层析液的随层析液在滤纸上在滤纸上扩散得快扩散得快,溶解度低则扩散得慢。,溶解度低则扩散得慢。实验目的:1.探究绿叶中含有几种色素探究绿叶中含有几种色素2.提取和分离绿叶中的色素提取和分离绿叶中的色素实验
3、原理:层析液层析液培养皿培养皿(或95%乙醇+无水碳酸钠)SiO2研磨充分CaCO3防止色素被破坏无水乙醇溶解、提取色素(易挥发)快速、充分防止乙醇挥发,充分溶解色素。(1)称取绿叶5g,剪碎,放在研钵中(2)加入少许SiO2、CaCO3,再加入10mL无水乙醇,进行快速、充分的研磨1.提取绿叶中的色素方法步骤:注意选择新鲜、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。可以提前放置24h,使叶片减少水分。选材?(3)过滤:将研磨液迅速倒入玻璃漏斗(基部放置单层尼龙布),获取绿色滤液,及时用棉塞将试管口封严过滤叶脉及SiO2等滤纸会吸附色素防止乙醇挥发、叶绿素氧化分解2.制备滤纸条铅笔线3
4、.画滤液细线用毛细吸管或盖玻片划滤液细线,待滤液干后,重复1-2次滤液细线(细、齐、直)积累更多色素,使色素分离效果更明显滤纸为什么需预先干燥处理?在制备滤纸条时,为什么将一端的两个角剪掉?干燥使层析液在滤纸上快速均匀扩散;剪角保证色素带整齐。4.分离色素:取适量层析液倒入烧杯中,将滤纸条轻插入层析液中(滤液细线不能触及层析液,以防止色素溶解于层析液中而无法分离),用培养皿盖住(防止层析液挥发)插滤纸条层析液培养皿过程过程操作内容操作内容操作目的操作目的提提取取色色素素材料材料叶片要新鲜、深绿叶片要新鲜、深绿使滤液中色素含量高使滤液中色素含量高试剂试剂二氧化硅二氧化硅利于绿叶的充分研磨利于绿叶
5、的充分研磨碳酸钙碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏防止研磨过程中色素被破坏无水乙醇无水乙醇溶解色素溶解色素关键关键步骤步骤研磨要迅速、充分研磨要迅速、充分提取较多色素、防止溶剂挥发提取较多色素、防止溶剂挥发盛滤液的试管口加棉塞盛滤液的试管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化防止乙醇挥发和色素氧化用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸防止色素吸附在滤纸上防止色素吸附在滤纸上分分离离色色素素试剂试剂层析液层析液分离色素分离色素关键关键步骤步骤滤纸条的一端剪去两角滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快散过快滤液细线重复画若干次,且要求滤液细线重复画
6、若干次,且要求细、直、齐细、直、齐使分离的色素带清晰整齐使分离的色素带清晰整齐滤液细线不能触及层析液滤液细线不能触及层析液防止色素溶解到层析液中防止色素溶解到层析液中5、实验结果【拓展实验】如果在圆形滤纸的中央点开始,对叶绿体的色素进行层析,会看到什么现象?会出现四个同心圆的色素带,从外往里依次为_;胡萝卜素:橙黄;叶黄素:黄;叶绿素a:蓝绿;叶绿素b:黄绿色素的吸收光谱可见光光谱阳光是一种电磁波,分为可见光和不可见光,可见光的波长是400-760nm,不同波长的光,颜色不同;阳光穿过三棱镜时,不同波长的光会分散,形成不同颜色的光带,称为光谱。一般情况下,光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素溶
7、液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液色素的吸收光谱色素的功能:吸收、传递、转化光能叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光叶片为什么是绿色的呢?1.根据色素对不同波长光吸收的特点,想一想温室或大棚种植蔬菜时,应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源?选无色透明的塑料薄膜,为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜,即让植物吸收更多的光能;大棚内照明灯在功率相同的情况下,最好选蓝紫光和红光。与生活的联系:2.秋季银杏的叶为什么变黄了?秋天,叶片的叶绿素分子在低温下被破坏,而类胡萝卜素较稳定,所以显出类胡萝卜素的颜色。3.秋天枫叶变红色的原因是什
8、么?秋天叶绿体内的色素主要是类类胡胡萝萝卜卜素素,呈橙黄色和黄色;液泡内的色素主要是花花青青素素,在酸性条件下呈红色;叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色橙黄色橙黄色黄黄 色色占占3/4主要吸收蓝紫光主要吸收蓝紫光和红光和红光主要吸收蓝紫光主要吸收蓝紫光占占1/4捕获光能的色素小小结:捕获光能的色素结:捕获光能的色素这些色素存在于细胞中的什么部位呢?2、形态:3、结构:椭球形、球形外膜外膜内膜内膜基粒基粒类囊体类囊体基质基质(吸收光能的4种色素分布在类囊体薄膜上)(由类囊体堆叠形成,增大膜(受光)面积)光合作用有关酶分
9、布在。类囊体薄膜和叶绿体基质类囊体薄膜和叶绿体基质1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m2左右1、分布:主要分布在绿色植物的叶肉细胞透明,有利于光的透过,具有选择性。任务二:阅读课本P100,学习“叶绿体的结构适于进行光合作用”证明明氧氧气气是是叶叶绿体体释放放出出来来的的,叶叶绿体是光合作用的体是光合作用的场所。所。1881年,德国科学家恩格尔曼做了一个实验:把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内。在黑暗中用极细的光束照射水绵,发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。如果把装置放在光下,细菌则分布在叶绿体所有受光的部位。这一实验可得出什么结论?资料1:1881年,恩格尔曼的实验
10、1讨论:恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处?(1)实验材料选择巧妙:实验材料选择水绵,水绵不但具有细而长的带状叶绿体,而且叶绿体在细胞中呈螺旋式分布,便于观察实验结果和设置对照。(2)排除干扰的方法巧妙:没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。(3)观测指标设计巧妙:通过好氧细菌的分布进行检测,从而能够准确地判断出释放氧气的部位。(4)实验对照设计巧妙:用极细的光束点状投射,使叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位,相当于一组对照实验;进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验。明确实验结果完全是由光照引起的。说明明叶叶绿体体中中的的色色素素主主要要吸吸收收红光和和蓝紫光进行光合作用行
11、光合作用这一实验又说明了什么?接着又用三棱镜的光照射水绵临时装片,发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域恩格尔曼的实验2 叶绿体是光合作用的场所叶绿体内部巨大的膜表面(类囊体薄膜)上,分布着许多吸收光能的色素分子,在类囊体膜上和叶绿体基质中,还有很多进行光合作用所必需的酶。科学家们证明:在叶绿体基质中,含有多种进行光合作用所必需的酶恩格尔曼的实验证明:叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧课堂小结第第2 2课时课时光合作用的原理光合作用的原理 光光合合作作用用指指绿色色植植物物通通过叶叶绿体体,利利用用光光能能,将将二二氧氧化化碳碳和和水水转化化成成储存存着着能能量量的的有有机机物物,并并且且释放
12、出放出氧气氧气的的过程。程。1.概念+CO2H2O+(CH2O)O2光照叶绿体?任务三:阅读课本P100-102,归纳光合作用的概念及其原理19世纪末,科学界普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。资料1不能通过光合作用实现2光合作用原理的探究历程任务三:阅读课本P100-102,归纳光合作用的概念及其原理资料2:希尔反应1.希尔的实验可以得出什么结论?2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应?水的光解产生氧气。该实验说明水的光解并非
13、必须与糖的合成相关联,暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。资料3:鲁宾和卡门实验同位素标记(示踪)法;相互对照(即对比实验);光合作用释放的氧全部来自水,而不是源于CO2。该实验采用了什么实验方法?如何对照?可以得出什么结论?任务三:阅读课本P100-102,归纳光合作用的概念及其原理1954年,美国科学家阿尔农(D.Arnon)发现,在光照下,叶绿体可合成ATP。1957年,他发现这一过程总是与水的光解相伴随。资料4:阿尔农实验光照ATP水光解尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系?任务三:阅读课本P100-102,归纳光合作用的概念及其原理O2 上述实验表明:光合作用释放的氧气中的氧
14、元素来自水,氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应,而是分阶段进行的。总结 任务三:阅读课本P100-102,归纳光合作用的概念及其原理根据是否需要_,这些化学反应可以概括地分为_和_(现在也称为碳反应)两个阶段。光能光反应暗反应3光合作用的过程任务三:阅读课本P100-102,归纳光合作用的概念及其原理NADP+H+NADPH酶(1)光反应阶段)光反应阶段类囊体薄膜的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶酶吸收吸收光解H+NADPH酶酶(氧化型辅酶(氧化型辅酶)(还原型辅酶(还原型辅酶)条件:光、色素、多种酶场所:类囊体薄膜物质转化水的光解:ATP的合成:H2O O2+H+
15、光光色素色素光能能量转化:ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量能量 ATP 酶NADPH的合成:(2)暗反应阶段)暗反应阶段ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量条件:场所:叶绿体基质中有光无光都可以,多种酶等CO2的固定:C3的还原:2C3 (CH2O)+C5酶ATP、NADPH有机物中稳定的化学能CO2C5 2C3酶物质转化ATP、NADPH中活跃的化学能能量转化:(3)光合作用的全过程)光合作用的全过程叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固
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